[发明专利]可变长度光电基准尺与测试方法

说明书

本发明涉及精密测量仪器，为满足激光经纬仪系统定向校准的需要，提供一种“可变长度”光电基准尺，当激光经纬仪的激光视准轴交会于基准尺两端的面型光电接收器上时，该基准尺可为激光经纬仪系统定向提供“可变”的基准长度。为此，本发明采用的技术方案是，可变长度光电基准尺,结构为:由热膨胀系数小的材料制作基准杆，在基准杆的两端固定安装位置光电接收器PSD(Position Sensitive Detector)；基准尺数据处理模块，用于向PSD供电、数据存储、数据处理及无线数据传输；位置光电接收器PSD与基准尺数据处理模块相连接。本发明主要应用于精密测量仪器的设计制造。

技术领域

本发明涉及精密测量仪器，特别涉及用于激光经纬仪系统定向校准的一种“可变长度”光电基准尺。

背景技术

随着航空航天、船舶工程、轨道交通、电力、汽车等装备制造业水平的提高，在大尺寸范围内对单点坐标、几何尺寸及曲面特征等的现场、快速、精密测量已成为工业测量的研究热点和难点。随着具备伺服驱动和激光瞄准等功能的激光经纬仪的出现，为实现现场、自动、大空间坐标尺寸测量提供了新的途径。

无论是传统经纬仪还是激光经纬仪，单台设备只能实现角度测量，为实现空间坐标测量，至少需要两台或两台以上的设备组成坐标测量系统。在系统组建过程中，基准尺是一个关键的定向校准部件，提供长度基准，以确定系统定向参数解算中平移向量的比例因子。传统基准尺是在一基准杆的两端刻画“十”字或其它形状的标志，两标志间的距离为基准长度，该长度值可利用双频激光干涉仪等设备预先测定。系统定向时，通过经纬仪的望远目镜人工瞄准基准尺的两端标志。但激光经纬仪与传统经纬仪不同，其视准轴为一与望远镜光轴同轴的准直激光光束，或望远镜直接被准直激光器所取代。因此，无法通过人工瞄准传统基准尺的方式进行系统定向校准。但可以利用激光经纬仪视准轴为一准直激光光束的特点，构建一种“可变长度”光电基准尺，以满足激光经纬仪系统定向的需要。

发明内容

为克服现有技术的不足，满足激光经纬仪系统定向校准的需要，本发明的目的在于：提供一种“可变长度”光电基准尺，当激光经纬仪的激光视准轴交会于基准尺两端的面型光电接收器上时，该基准尺可为激光经纬仪系统定向提供“可变”的基准长度。为此，本发明采用的技术方案是，“可变长度”光电基准尺,结构为:由热膨胀系数小的材料制作基准杆，在基准杆的两端固定安装位置光电接收器PSD(Position Sensitive Detector)；基准尺数据处理模块，用于向PSD供电、数据存储、数据处理及无线数据传输；位置光电接收器PSD与基准尺数据处理模块相连接。

制作基准杆的材料为热膨胀系数小的碳纤维或殷钢。

“可变长度”光电基准尺测量方法，利用热膨胀系数小的材料制作成基准杆，在基准杆的两端固定安装位置光电接收器PSD(Position Sensitive Detector)；控制激光经纬仪的激光视准轴光束交会于PSD感光靶面上，产生光电效应，位置光电接收器PSD输出光束照射位置信息给基准尺数据处理模块；设基准杆两端各安装一个位置光电接收器为PSD1和PSD2，激光经纬仪在PSD1上的交会点为左交会点，在PSD2上的交会点为右交会点，左交会点在PSD1中的位置信息可由PSD1和基准尺硬件数据处理模块提供，右交会点在PSD2中的位置信息可由PSD2和基准尺数据处理模块提供，若已知PSD1和PSD2之间的位姿关系，则通过计算得到左、右交会点间的空间距离，即为此刻光电基准尺所提供的长度。